The invention discloses a preparation method of lignin nanofibers for supercapacitors. The lignin is used as a carbon source with a wide range of sources, renewable resources, high carbon content and low price, and a polymer with high molecular weight is used as a spinning aid. The nanofibers were prepared by electrospinning technology and then prepared by pre oxidation and carbonization. The resulting carbon fibers can be directly formed into film and can be directly cut into capacitor electrodes. The method has the advantages of simple technology, strong maneuverability, wide source, cheap and so on. The obtained carbon nanofibers are continuous fibers with good fiber morphology, showing good capacitance characteristics.
【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器用木质素纳米炭纤维的制备
:本专利技术涉及一种超级电容器用木质素纳米炭纤维的制备方法,属于储能材料
技术介绍
超级电容器又叫电化学电容器,是一种介于传统的电容器和电池之间的新型的能量储存设备。它相比于传统的电容器具有更高的比电容量,因此可以存储更多的能量,相比于电池具有更高的功率,能够实现快速的充放电,也具有更高的循环寿命,可以进行多次的充放电使用,但是超级电容器的能量密度却远低于锂离子电池。电极材料是超级电容器研究的核心组成部分。炭材料因为来源广泛、成本低廉、制备方法简单、无毒性、比表面积高、导电率高、化学稳定性好和具有较宽的温度使用范围等优点,是目前已经实现工业化生产和未来最有发展潜力的电容器电极材料。纳米炭纤维作为一种新型炭材料,不仅具有碳材料所有优点,还兼具有纳米材料小尺寸效应、大比表面积效应等优点以及一维材料特殊的柔性和易成型性,是电容器,尤其是柔性电容器,具有潜力的电极材料之一。传统炭纤维多采用沥青和聚丙烯腈为碳源,沥青价格低廉,不可再生,往往通过熔融纺丝制备炭纤维,熔融电纺操作复杂,且难以得到纳米级纤维。聚丙烯腈纺丝性良好,但是价格较高。因此,寻找一种较为廉价、可再生的纺丝碳源十分有意义。木质素是植物纤维原料主要成分之一,具有来源广泛、资源可再生、含碳量、价格低廉高等特点,作为纺丝用前驱体前景广阔。专利CN101078137A(申请号:200710043185.4)公开了一种以木质素和高分子为原料,通过熔融纺丝工艺制备了纳米炭纤维的方法。该方法制备的纳米炭纤维直径分布宽、可控性差,而且不能得到连续纤维。在纳米炭纤维的诸 ...
【技术保护点】
一种超级电容器用木质素碳纳米炭纤维的制备,其特征在于包括如下步骤:(1)将木质素与纺丝助剂按照一定的质量比溶于有机溶剂中,在室温下搅拌4小时得到混合液;(2)以步骤(1)制得的混合液为纺丝液采用静电纺丝法制备纳米纤维薄膜;(3)将步骤(2)纺制的纳米纤维薄膜空气气氛下升至一定温度进行预氧化;然后在氮气气氛下升温至800℃,进行炭化,气氛保护下自然冷却至室温,得到木质素基炭纳米纤维薄膜;(4)直接冲压所得炭纤维薄膜得到超级电容器电极片。
【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用木质素碳纳米炭纤维的制备,其特征在于包括如下步骤:(1)将木质素与纺丝助剂按照一定的质量比溶于有机溶剂中,在室温下搅拌4小时得到混合液;(2)以步骤(1)制得的混合液为纺丝液采用静电纺丝法制备纳米纤维薄膜;(3)将步骤(2)纺制的纳米纤维薄膜空气气氛下升至一定温度进行预氧化;然后在氮气气氛下升温至800℃,进行炭化,气氛保护下自然冷却至室温,得到木质素基炭纳米纤维薄膜;(4)直接冲压所得炭纤维薄膜得到超级电容器电极片。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所采用的木质素原料包括乙酸木质素、碱木质素、玉米秸秆木质素、硫酸盐木质素、木质素磺酸盐。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所采用的木质素与纺丝助剂的质量比为1∶4-4∶1。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所采用的溶解木质素的有机溶剂...
【专利技术属性】
技术研发人员:马昌,李正一,曹二闯,李晓杰,王冉冉,史景利,
申请(专利权)人:天津工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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